使用VSCMGs的IPACS的奇异性分析与操纵律设计 被引量：6

1

作者 张军 徐世杰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期123-130,共8页

研究使用变速控制力矩陀螺群(VSCMGs)的能量/姿态一体化控制系统(IPACS)的奇异性分析与操纵律设计问题。提出了VSCMGs的CMG奇异与IPACS奇异两种概念。对于给定的CMG奇异方向,采用优化理论得到了在该方向上VSCMGs的转子达到角动量饱和时... 研究使用变速控制力矩陀螺群(VSCMGs)的能量/姿态一体化控制系统(IPACS)的奇异性分析与操纵律设计问题。提出了VSCMGs的CMG奇异与IPACS奇异两种概念。对于给定的CMG奇异方向,采用优化理论得到了在该方向上VSCMGs的转子达到角动量饱和时的转速表达式,并给出了IPACS奇异的充要条件及其证明。分析了考虑星体角速度影响时的实际IPACS的奇异性质。在此基础上为实现合理的动量管理,采用加权矩阵的方法设计了IPACS的操纵律。最后通过算例验证了所得到的IPACS奇异判据的正确性,并通过数值仿真,验证了所设计的操纵律的正确性及其良好的动量管理性能。 展开更多

关键词 能量/姿态一体化控制 变速控制力矩陀螺 奇异性 操纵律 动量管理

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偏置动量卫星东西位置保持策略优化方法 被引量：5

2

作者 陈宏 郑军 李于衡 《上海航天》 2011年第3期37-41,63,共6页

针对偏置动量卫星的特点,提出了一种偏置动量卫星东西位置保持策略优化方法。根据单自由度轮控系统的控制方式、角动量管理的控制方法,以及角动量管理对卫星轨道的影响,基于动量轮转速的变化建立了推力器喷气效率、轨道元素变化量计算模... 针对偏置动量卫星的特点,提出了一种偏置动量卫星东西位置保持策略优化方法。根据单自由度轮控系统的控制方式、角动量管理的控制方法,以及角动量管理对卫星轨道的影响,基于动量轮转速的变化建立了推力器喷气效率、轨道元素变化量计算模型,提出了可延长东西位置保持周期的轨道控制优化策略。实际轨控任务应用结果表明方法控制效果良好。 展开更多

关键词 偏置动量卫星 角动量管理 推力器 轨道控制 东西位置保持 优化

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空间站姿态控制/动量管理系统设计与仿真 被引量：3

3

作者 吴忠 赵建辉 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期151-154,共4页

在空间站姿态控制系统设计中,一般采用控制力矩陀螺(CMG)作为执行机构,并假定控制力矩陀螺具有理想的操纵性能。然而,当多个CMG协调工作时,有可能产生运动奇异,以致不能提供期望的控制力矩。为此,针对空间站姿态控制/动量管理系统的线... 在空间站姿态控制系统设计中,一般采用控制力矩陀螺(CMG)作为执行机构,并假定控制力矩陀螺具有理想的操纵性能。然而,当多个CMG协调工作时,有可能产生运动奇异,以致不能提供期望的控制力矩。为此,针对空间站姿态控制/动量管理系统的线性化模型,设计了一个线性二次型调节器,并利用计算机仿真的手段分析了CMG操纵性能及其对姿态控制/动量管理系统的影响。仿真结果表明,在典型的干扰力矩作用下,CMG操纵性能良好,没有出现奇异现象。同时,设计的姿态控制/动量管理策略可以连续调节CMG角动量使其存储角动量最小,建立空间站指向和CMG动量管理间的折衷。 展开更多

关键词 控制力矩陀螺 空间站 姿态控制 动量管理

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嫦娥五号飞行试验器服务舱环月期间的角动量管理 被引量：4

4

作者 薛锐 崔雁 王晓磊 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2016年第4期53-56,共4页

对环月地轨道环绕卫星所受重力梯度力矩进行了分析.在分析的基础上,利用在轨飞行数据得到卫星实际质量特性,并设计俯仰姿态偏置的方法,实现卫星重力梯度配平.通过嫦娥五号服务舱的实际在轨飞行,证明重力梯度配平方法可以降低星体所受重... 对环月地轨道环绕卫星所受重力梯度力矩进行了分析.在分析的基础上,利用在轨飞行数据得到卫星实际质量特性,并设计俯仰姿态偏置的方法,实现卫星重力梯度配平.通过嫦娥五号服务舱的实际在轨飞行,证明重力梯度配平方法可以降低星体所受重力梯度力矩,达到延长卸载周期的目的. 展开更多

关键词 重力梯度 角动量管理 配平姿态

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轮系航天器的角动量包络分析及角动量管理 被引量：3

5

作者 雷拥军 袁利 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1-9,共9页

文章进行了冗余轮系航天器角动量包络分析及角动量管理问题研究。基于轮系可视化角动量包络分析,提出了一种角动量包络特征参量描述及基于特征参量的沿任意方向飞轮极限角动量的解算方法,并设计了一种基于以飞轮极限角动量为参考的零运... 文章进行了冗余轮系航天器角动量包络分析及角动量管理问题研究。基于轮系可视化角动量包络分析,提出了一种角动量包络特征参量描述及基于特征参量的沿任意方向飞轮极限角动量的解算方法,并设计了一种基于以飞轮极限角动量为参考的零运动力矩分配轮系角动量管理策略,该方法充分利用轮系最大角动量容量,以避免系统角动量未达到包络面时出现部分飞轮角动量饱和的现象,数学仿真对比验证了所提出策略的有效性。 展开更多

关键词 航天器 飞轮 线性规划 角动量包络 角动量管理

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轨道摄动对航天器角动量管理的影响和补偿 被引量：3

6

作者 蒋金哲 高亚楠 胡勇 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期979-984,共6页

三轴主惯量接近的航天器长期在轨采用惯性系的角动量管理,使用垂直于轨道面的某一主惯性轴为Y轴,建立参考的惯性系进行控制器设计,轨道摄动使轨道长周期项与时间呈近似线性关系,导致控制器输出线性累加.针对此问题,分析轨道摄动导致控... 三轴主惯量接近的航天器长期在轨采用惯性系的角动量管理,使用垂直于轨道面的某一主惯性轴为Y轴,建立参考的惯性系进行控制器设计,轨道摄动使轨道长周期项与时间呈近似线性关系,导致控制器输出线性累加.针对此问题,分析轨道摄动导致控制律失效的原因,参考内模原理扩维方程,重新设计最优控制方法进行惯性系的角动量管理.通过半物理仿真表明了摄动补偿方法的可行性,且角动量和姿态长期稳定性均优于补偿前. 展开更多

关键词 角动量管理 轨道摄动 航天器 摄动补偿

原文传递

带极点配置的LQR算法在空间站力矩平衡姿态控制中的应用 被引量：2

7

作者 李新峰 张涛 《空间科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期332-337,共6页

在进行空间站力矩平衡姿态(TEA)控制设计时,需要将姿态动力学、动量管理与干扰抑制滤波器相结合形成系统模型,以抑制外部干扰对姿态的影响.带有区域配置的改进LQR算法用于线性化的系统模型,能够使得系统闭环极点落入期望的扇形区域,区... 在进行空间站力矩平衡姿态(TEA)控制设计时,需要将姿态动力学、动量管理与干扰抑制滤波器相结合形成系统模型,以抑制外部干扰对姿态的影响.带有区域配置的改进LQR算法用于线性化的系统模型,能够使得系统闭环极点落入期望的扇形区域,区域分别由给定整数定义张角、正数定义稳定阈,建立的代数Riccati方程组可采用两步法进行迭代求解,自动生成所需要的状态权矩阵,并得到系统的反馈增益,完成闭环极点的区域配置.该算法用于对空间站姿态控制及动量管理的控制系统,结果表明系统稳态及动态特性能够达到预期目标. 展开更多

关键词 力矩平衡姿态(TEA) 动量管理 LQR算法 代数RICCATI方程

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空间站基于动量管理的集成能量与姿态控制系统 被引量：2

8

作者 周黎妮 李海阳 唐国金 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期2151-2158,共8页

研究了使用飞轮和变速控制力矩陀螺的空间站基于动量管理的集成能量与姿态控制系统(IntegratedPower and Attitude Control System IPACS)。设计了使用飞轮和变速控制力矩陀螺的空间站基于动量管理的IPACS框架,通过仿真验证了基于动量... 研究了使用飞轮和变速控制力矩陀螺的空间站基于动量管理的集成能量与姿态控制系统(IntegratedPower and Attitude Control System IPACS)。设计了使用飞轮和变速控制力矩陀螺的空间站基于动量管理的IPACS框架,通过仿真验证了基于动量管理的IPACS的有效性,以及相对于单独的IPACS的优越性,同时变速控制力矩陀螺因同时具备飞轮和框架力矩陀螺的特点更适用于空间站长期在轨的姿态控制和能量存储要求。 展开更多

关键词 飞轮 变速控制力矩陀螺 动量管理 集成能量与姿态控制系统

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轨控大干扰下的系统角动量管理 被引量：1

9

作者 王淑一 雷拥军 +1 位作者 王新民 袁军 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2018年第2期19-24,共6页

针对利用角动量交换装置系统实现轨控期间姿态维持的情况,研究当轨控推力器存在大力矩扰动时系统角动量管理方法.结合对地运行航天器轨道运动特性,分析轨控干扰力矩的积累角动量变化规律;考虑角动量管理装置系统的角动量存贮容量,基于... 针对利用角动量交换装置系统实现轨控期间姿态维持的情况,研究当轨控推力器存在大力矩扰动时系统角动量管理方法.结合对地运行航天器轨道运动特性,分析轨控干扰力矩的积累角动量变化规律;考虑角动量管理装置系统的角动量存贮容量,基于角动量积累规律提出了一种结合偏置角动量建立与对称分布轨控位置选择的系统角动量管理方法,实现了对称轨控位置积累角动量互相抵消的自平衡效果,极大程度地提高轨控效率且避免系统角动量饱和现象.所提出的方法适用于喷气欠驱动控制系统,方法的有效性通过了数学仿真验证及在轨型号应用. 展开更多

关键词 航天器 角动量管理 轨道控制 干扰力矩

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基于气动力矩和模型预测的LEO卫星角动量管理算法 被引量：1

10

作者 张学钢 朱振才 陈宏宇 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期2452-2458,共7页

为抑制气动力矩对近地轨道(LEO)卫星姿态控制系统的影响,改善卫星电磁环境,设计一种基于气动力矩和模型预测的LEO卫星角动量管理算法,利用气动力矩管理卫星角动量并通过磁力矩器辅助提高角动量管理效率和可靠性.利用所设计的角动量管理... 为抑制气动力矩对近地轨道(LEO)卫星姿态控制系统的影响,改善卫星电磁环境,设计一种基于气动力矩和模型预测的LEO卫星角动量管理算法,利用气动力矩管理卫星角动量并通过磁力矩器辅助提高角动量管理效率和可靠性.利用所设计的角动量管理算法构建卫星姿态动力学的线性化模型和姿态控制律,预测角动量变化趋势;通过在卫星太阳阵常规运动上附加额外的小角度偏转,将LEO卫星主导摄动力矩的气动力矩转化为管理卫星角动量的控制力矩.仿真实验表明,与传统的角动量管理策略相比,所设计的角动量管理算法通过将气动力矩转化为角动量管理控制力矩,能够有效节省卫星角动量管理的消耗.此外,该算法在不增加物理机构的前提下可以作为卫星的备用角动量管理策略,能够显著增强卫星姿态系统的可靠性和鲁棒性. 展开更多

关键词 气动力矩 模型预测 二次规划问题 角动量管理 太阳阵

原文传递

基于双框架控制力矩陀螺的航天器动量管理

11

作者 卢松涛 王磊 赵育善 《上海航天》 2011年第1期28-31,36,共5页

为减小维持大型航天器的姿态稳定和降低能量消耗的动量管理中的扰动力矩对姿态稳定的干扰,设计了周期性抑制滤波器。姿态控制的执行机构采用双框架控制力矩陀螺群(DGCMGs),应用KENNEL操纵率,使航天器执行机构的角动量在本体系的x轴分量... 为减小维持大型航天器的姿态稳定和降低能量消耗的动量管理中的扰动力矩对姿态稳定的干扰,设计了周期性抑制滤波器。姿态控制的执行机构采用双框架控制力矩陀螺群(DGCMGs),应用KENNEL操纵率,使航天器执行机构的角动量在本体系的x轴分量和偏航角可达稳定,同时角动量在本体系的z轴分量和滚转角可在较小的范围内振荡。数值仿真结果验证了方案的可行性。 展开更多

关键词 动量管理 双框架 控制力矩陀螺 KENNEL操纵率

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基于角动量空间的SGCMGs姿态控制策略

12

作者 梁金金 张小柯 +1 位作者 宋效正 吕旺 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2016年第5期19-24,共6页

针对单框架控制力矩陀螺(SGCMGs)的奇异问题,旨在建立一种基于角动量空间而非力矩空间的SGCMGs姿态控制策略,从根源上解决SGCMGs的操纵奇异,且不失其敏捷特性.由于此控制方案的动量管理环节需要另外一套动量交换机构参与,故引入反作用飞... 针对单框架控制力矩陀螺(SGCMGs)的奇异问题,旨在建立一种基于角动量空间而非力矩空间的SGCMGs姿态控制策略,从根源上解决SGCMGs的操纵奇异,且不失其敏捷特性.由于此控制方案的动量管理环节需要另外一套动量交换机构参与,故引入反作用飞轮(RWs)组成混合执行机构,同时RWs可在机动末端用于高精度姿态稳定.针对双平行SGCMGs,采用特征轴时间最优路径进行角速度规划,并基于角动量空间设计控制策略.同时,针对一个陀螺失效的情况设计了相似的角动量控制算法.仿真结果表明,采用角动量控制律不涉及奇异问题,且敏捷性与稳定性良好. 展开更多

关键词 操纵奇异 角动量空间 特征轴旋转 角动量管理

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采用DGCMG的空间站扰动辨识动量管理

13

作者 王磊 范高洁 魏传锋 《载人航天》 CSCD 2014年第4期312-318,330,共8页

研究长期在轨空间站的动量管理问题。针对动量管理过程中力矩平衡姿态的求解与稳定性进行分析,应用李亚普诺夫方法,给出一种考虑常值姿态干扰的动量管理控制方法,使用双框架控制力矩陀螺作为姿态控制执行机构,进行动量管理控制仿真。仿... 研究长期在轨空间站的动量管理问题。针对动量管理过程中力矩平衡姿态的求解与稳定性进行分析,应用李亚普诺夫方法,给出一种考虑常值姿态干扰的动量管理控制方法,使用双框架控制力矩陀螺作为姿态控制执行机构,进行动量管理控制仿真。仿真结果表明该方法控制准确、收敛快速,可以作为空间站姿态控制的工程参考。 展开更多

关键词 动量管理 力矩平衡姿态 李亚普诺夫 双框架控制力矩陀螺

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空间站组合体惯性系内角动量管理控制 被引量：9

14

作者 张军 马艳红 何英姿 《空间控制技术与应用》 2010年第6期1-5,共5页

针对惯性系内重力梯度力矩与气动力矩的常值部分积累引起控制力矩陀螺饱和的问题,在惯性系内建立空间站的动力学模型并进行线性化,利用滤波变量将系统状态方程扩维,采用LQR方法设计系统反馈控制增益矩阵,实现空间站在惯性系内的角动量... 针对惯性系内重力梯度力矩与气动力矩的常值部分积累引起控制力矩陀螺饱和的问题,在惯性系内建立空间站的动力学模型并进行线性化,利用滤波变量将系统状态方程扩维,采用LQR方法设计系统反馈控制增益矩阵,实现空间站在惯性系内的角动量管理控制.惯性系内重力梯度力矩、气动力矩由轨道角速度整数倍的频率成份构成,可以根据实际情况增加抑制不同频率成份的滤波变量,用于抑制不同频率成份干扰力矩对空间站姿态或控制力矩陀螺角动量的干扰,从而使空间站长期在惯性系内飞行而不需要进行角动量的卸载.仿真验证了控制器的性能. 展开更多

关键词 空间站 惯性坐标系 角动量管理 控制力矩陀螺

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“嫦娥二号”卫星L2点角动量管理 被引量：8

15

作者 戴居峰 徐红兵 +1 位作者 崔雁 薛锐 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期72-77,共6页

对"嫦娥二号"(CE-2)卫星进入环绕日地拉格朗日L2点的李萨如轨道后卫星喷气卸载所产生的影响进行了研究。提出了一种利用光压力矩辅助卫星太阳电池翼角度调整进行角动量管理的方法。在轨试验表明,太阳光压强度足够对飞行在L2... 对"嫦娥二号"(CE-2)卫星进入环绕日地拉格朗日L2点的李萨如轨道后卫星喷气卸载所产生的影响进行了研究。提出了一种利用光压力矩辅助卫星太阳电池翼角度调整进行角动量管理的方法。在轨试验表明,太阳光压强度足够对飞行在L2点环绕轨道上的CE-2卫星进行角动量管理,可以大幅度减少动量轮在轨喷气卸载的次数,有利于CE-2卫星的轨道维持。 展开更多

关键词 太阳光压 角动量管理 日地拉格朗日点 “嫦娥二号”卫星

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基于角动量管理的空间站惯量矩阵设计 被引量：6

16

作者 马艳红 张军 何英姿 《载人航天》 CSCD 2011年第6期40-44,56,共6页

控制力矩陀螺(CMG)角动量管理对空间站的姿态控制非常重要,针对两类典型姿态模式,即"和平"号空间站的"相对太阳定向模式"和国际空间站的"角动量管理模式",从角动量管理的角度研究姿态模式对空间站惯量矩... 控制力矩陀螺(CMG)角动量管理对空间站的姿态控制非常重要,针对两类典型姿态模式,即"和平"号空间站的"相对太阳定向模式"和国际空间站的"角动量管理模式",从角动量管理的角度研究姿态模式对空间站惯量矩阵设计的约束,结果表明:相对太阳定向模式期望三轴主惯量相差足够小,从而重力梯度力矩的影响较小;而角动量管理模式下的动态力矩平衡姿态则期望三轴主惯量相差足够大,从而可以产生足够的重力梯度力矩来平衡气动力矩的影响。 展开更多

关键词 CMG角动量管理 姿态模式 重力梯度力矩

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空间站姿态控制和动量管理研究 被引量：5

17

作者 胡珊 袁建平 李文华 《航天控制》 CSCD 北大核心 2004年第5期36-41,共6页

空间站在利用控制力矩陀螺 (CMG)进行姿态控制的过程中 ,由CMG产生的内力矩使空间站角动量重新调整分配 ,会引起控制力矩陀螺角动量随时间的累积 ,从而导致角动量的饱和。本文在空间站姿态控制与动量管理 (ACMM )线性化模型基础上 ,首... 空间站在利用控制力矩陀螺 (CMG)进行姿态控制的过程中 ,由CMG产生的内力矩使空间站角动量重新调整分配 ,会引起控制力矩陀螺角动量随时间的累积 ,从而导致角动量的饱和。本文在空间站姿态控制与动量管理 (ACMM )线性化模型基础上 ,首先建立了不考虑扰动抑制下的控制系统稳定模型 ,其次分析了考虑扰动抑制下的控制器设计 ,引入线性系统有关理论 ,利用内模原理实现对扰动抑制的鲁棒控制 。 展开更多

关键词 姿态控制和动量管理(ACMM) 控制力矩陀螺(CMG) 内模 鲁棒控制

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单侧大帆板卫星对日姿态轨迹优化及跟踪控制

18

作者 于铭晗 贾英宏 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第1期1-10,共10页

为了减小单侧大帆板卫星长时间对日巡航模式下气动力矩和引力梯度力矩所造成的三轴角动量积累,对该卫星进行对日姿态轨迹优化及跟踪控制研究.建立单侧大帆板卫星的动力学模型和运动学模型;利用高斯伪谱法得到使三轴角动量积累最小的期... 为了减小单侧大帆板卫星长时间对日巡航模式下气动力矩和引力梯度力矩所造成的三轴角动量积累,对该卫星进行对日姿态轨迹优化及跟踪控制研究.建立单侧大帆板卫星的动力学模型和运动学模型;利用高斯伪谱法得到使三轴角动量积累最小的期望姿态轨迹;为使卫星在惯量矩阵不确定和未知干扰力矩的影响下能够跟踪期望姿态轨迹,设计了自适应滑模控制律.该控制律利用自适应律对控制增益进行调节,无需事先确定系统不确定性的上界.仿真结果表明:所设计的控制律能够实现卫星的对日姿态跟踪;相比常用的对日基准坐标系,优化得到的姿态轨迹能够明显减少卫星三轴角动量的积累. 展开更多

关键词 单侧大帆板卫星 对日巡航 轨迹优化 角动量管理 姿态跟踪控制

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基于参数辨识的大型航天器自适应角动量管理 被引量：4

19

作者 朱孟萍 徐世杰 +2 位作者 陈新龙 李志 江玲 《空间控制技术与应用》 2014年第3期47-52,共6页

航天器姿态控制/角动量管理(ACMM)通过调整航天器姿态使引起控制力矩陀螺(CMG)角动量积累的扰动力矩相互抵消,从而有效减小用于CMG卸载的燃料消耗.设计的基于在线参数辨识的自适应ACMM控制器由在线参数辨识回路和反馈线性化回路构成.反... 航天器姿态控制/角动量管理(ACMM)通过调整航天器姿态使引起控制力矩陀螺(CMG)角动量积累的扰动力矩相互抵消,从而有效减小用于CMG卸载的燃料消耗.设计的基于在线参数辨识的自适应ACMM控制器由在线参数辨识回路和反馈线性化回路构成.反馈线性化回路通过状态变换以及相应的输入变换,将原ACMM系统精确等价为一线性系统,通过线性控制器的设计得到适用于原系统的非线性控制律.在线辨识回路利用闭环控制信息对航天器质量特性进行辨识,弥补了反馈线性化对系统模型参数敏感的不足.以空间站组合体舱段转移任务为例进行的数学仿真显示,控制器在力矩平衡姿态(TEA)远离对地定向姿态时具有良好控制性能. 展开更多

关键词 姿态控制/角动量管理 参数辨识 反馈线性化 力矩平衡姿态

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使用混合执行机构的快速机动卫星力矩分配算法 被引量：3

20

作者 耿云海 侯志立 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期611-616,共6页

针对单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)存在奇异和单框架控制力矩陀螺(SGCMG)存在框架转速死区的问题,研究了SGCMG与飞轮联合作为执行机构的控制力矩分配算法,以SGCMG功耗、飞轮功耗和飞轮角动量的二次型加权矩阵求和为性能指标,提出了一种... 针对单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)存在奇异和单框架控制力矩陀螺(SGCMG)存在框架转速死区的问题,研究了SGCMG与飞轮联合作为执行机构的控制力矩分配算法,以SGCMG功耗、飞轮功耗和飞轮角动量的二次型加权矩阵求和为性能指标,提出了一种形式简洁的混合执行机构力矩分配算法,通过分析,证明该分配算法能够有效的避免SGCMGs的奇异;设计了一种SGCMG功耗加权矩阵的调节策略,解决了SGCMG陷入转速死区的问题,设计了一种飞轮角动量加权矩阵的调节策略,通过对加权矩阵的实时调节实现了对飞轮角动量的管理,解决了飞轮转速的饱和与过零问题。数学仿真结果验证了该力矩分配算法的有效性。 展开更多

关键词 快速机动 混合执行机构 力矩分配算法 单框架控制力矩陀螺 飞轮 角动量管理

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